[發(fā)明專利]金屬銀有序多孔陣列膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210014106.8
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN103194740A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉長輝;吳摞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: C23C18/16
• 分類號: C23C18/16;C23C18/44
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生;王挺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陣列膜的制備方法，尤其是一種金屬銀有序多孔陣列膜的制備方法。

背景技術(shù)

金屬銀有序多孔陣列膜在催化、表面增強拉曼散射等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，也可將其用來對硅材料進(jìn)行濕法刻蝕以獲得有序硅納米線陣列。近期，人們?yōu)榱双@得金屬銀有序多孔陣列膜，做出了不懈的努力，如在2010年9月29日公布的中國發(fā)明專利申請文件CN?101844743A中披露的“一種制備金屬亞微米微球陣列薄膜的方法及電沉積裝置”。該申請文件中提及的方法為，先將聚苯乙烯微球通過垂直自組裝的方法獲得生長在導(dǎo)電玻璃上的有序微球陣列薄膜，并用它作為起始模板，采用溶膠-凝膠法合成二氧化硅大孔納米網(wǎng)并用作第二步模板，再利用電化學(xué)沉積的方法得到附著于導(dǎo)電玻璃上的金屬亞微米微球陣列薄膜。然而，這種制備方法雖獲得了金屬銀亞微米微球陣列薄膜，卻也存在著不足之處，首先，最終產(chǎn)物的品質(zhì)難以保證，其緣由為，一是通過基片表面改性處理使聚苯乙烯微球與基片的結(jié)合力較弱，致使其放入溶液中時，聚苯乙烯微球很容易脫落，造成模板的缺陷增多，二是在第二模板(反蛋白質(zhì)膜)的形成過程中，要用到膠體溶液，由于膠體溶液本身的粘度系數(shù)較大，若聚苯乙烯微球膜太厚(即微球?qū)訑?shù)過多)，則深層處微球之間的孔洞將不能被完全填充，會形成很多缺陷；其次，制備工藝繁雜，既費時、又耗能，其中的自組裝工藝需4天以上，高溫煅燒5小時才得以形成二氧化硅反蛋白石結(jié)構(gòu)和去除聚苯乙烯微球；再次，使用的基片不僅需要良好的導(dǎo)電性，還需對其進(jìn)行長達(dá)12小時的表面改性；最后，需使用電沉積設(shè)備來進(jìn)行電沉積，加大了制備的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種過程簡單、成本低的金屬銀有序多孔陣列膜的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：金屬銀有序多孔陣列膜的制備方法包括模板法，特別是完成步驟如下：

步驟1，先將濃度為2.3～2.7wt％的球直徑為500～2000nm的聚苯乙烯球溶液涂敷至基片上，再將其上置有聚苯乙烯球的基片置于等離子體清洗機中使用等離子體刻蝕至少3min，得到其上置有松散狀有序排列的聚苯乙烯球模板的基片；

步驟2，先將硝酸銀、濃度為38～42wt％的氫氟酸和水按照重量比為0.83～0.87∶5∶992.15～996.15的比例混合后攪拌均勻，得到成核溶液，再將其上置有松散狀有序排列的聚苯乙烯球模板的基片置于25～29℃下的成核溶液中水平靜置沉積至少80s，得到基片上的聚苯乙烯球之間生長有銀籽晶核；

步驟3，先按照重量比為0.49～0.53∶100的比例將硝酸銀溶入水中，得到硝酸銀水溶液，再依次向硝酸銀水溶液中加入濃度為25～29wt％的氨水、冰醋酸、濃度為78～82wt％的水合肼和水，得到生長溶液，其中，生長溶液中的硝酸銀、氨水、冰醋酸、水合肼和水之間的重量比為0.49～0.53∶152.1～152.5∶33.4～33.8∶6.23～6.27∶716.30～716.34；

步驟4，先將其上置有的聚苯乙烯球之間生長有銀籽晶核的基片置于25～29℃下的生長溶液中水平靜置沉積至少4.5min，得到中間產(chǎn)物，再將中間產(chǎn)物置于溶劑中溶去聚苯乙烯球，制得厚度為150～250nm、孔直徑為100～1800nm、孔周期為500～2000nm的金屬銀有序多孔陣列膜。

作為金屬銀有序多孔陣列膜的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的基片為硅片，或玻璃片，或陶瓷片；所述的于聚苯乙烯球溶液涂敷至基片上之前，先依次使用丙酮，氨水、雙氧水和去離子水的混合液，以及去離子水超聲清洗基片；所述的氨水、雙氧水和去離子水的混合液由濃度為25～28wt％的氨水、濃度為28～32wt％的雙氧水和去離子水按照體積比為1∶1∶5的比例配制而成；所述的涂敷為旋涂，或滴涂，或提拉；所述的使用等離子體刻蝕基片上的聚苯乙烯球的等離子體為氬等離子體，刻蝕的功率為18W，刻蝕的時間為3～45min；所述的冰醋酸的純度為AR級；所述的溶去聚苯乙烯球的溶劑為二氯甲烷或甲苯、時間至少為5min。